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引力波真的是波吗?科学家想这样验证

作者: 亿百体育手机版   时间:2022-06-07   浏览:811

本文摘要:自几年前人类首次观测到引力波以来,公众所熟悉的“波”里又多了一名最重要成员。

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自几年前人类首次观测到引力波以来,公众所熟悉的“波”里又多了一名最重要成员。但引力波知道是波吗?为了做明白这件事,我国科学家与波兰西里西亚大学研究人员牵头积极开展研究,设计出有利用微引力透镜效应检验引力波波动性的观测策略,该研究于近日公开发表在美国《天体物理学杂志》上。更进一步检验引力波的波动性历史上,光的本性被叙述成波或粒子。

这两种观点分别由有所不同的实验证实,因此在科学界内部不存在白热化争辩。最后,随着量子力学的创建,科学家拒绝接受了波粒二象性。

那么引力波否也和光波具备某种程度的特征?2015年以来,美国激光干预引力波天文台(LIGO)和欧洲处女座引力波探测器(VIRGO)已多次观测到引力波事件。“引力波和光一样,都由波动方程叙述,也应当具备散射、干预等波动性。

但引力波的波源是天体,这意味著科学家无法像测量光的波动性一样在实验室设计实验系统。”该研究第一作者、武汉理工大学理学院副教授廖恺说道,设计检验引力波波动性观测策略的意义正在于此。“目前已观测到的十几次双中子星分立事件早已检验了引力波波动性。然而,这样的检验是在同一个地点(地球)波形倚赖的检验。

”论文通讯作者、武汉大学物理科学与技术学院特聘研究员范锡龙说道,历史上光的波动性是通过空间散射和干预条纹观测必要检验的,作为转换,他们期望引力波也需要观测到这样的效应来更进一步检验其波动性。微引力透镜效应派上用场科研人员设计的观测策略利用了引力透镜效应,其原理是光或引力波在大质量天体附近不会再次发生散射,类似于几何光学的透镜效应。“我们可以把透镜体例如恒星或暗物质看作散射障碍物。

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”廖恺讲解,在引力透镜效应下,当波长比较透镜体很小时,引力波和光波一样由几何近似于叙述;当波长和透镜可以相提并论时应当由波动近似于叙述;当波长很长时,障碍物几乎不产生影响,引力必要穿越。当透镜体质量为恒星量级时,光学望远镜足以辨别两个像,科学家把这种现象称作微引力透镜。利用倒数引力波波源、透镜体和地面引力波探测器也可以观测引力波微引力透镜效应。范锡龙说明说道,利用上述三者的相对运动来导致比较空间变化,在透镜系统方位构型、引力波频率和透镜体质量同时符合一定条件时,可以观测引力波的空间散射或干预条纹,从而检验引力波的波动性。

非球平面中子星是观测目标该研究明确提出的明确方案是:较慢角速度的非球平面中子星可以持续电磁辐射定单色引力波,预示地球运动,地面引力波探测器可在几个月到几年期间观测到倒数引力波散射或干预的空间条纹。“源、透镜体和地球运动使得地球需要经历衍射屏上的不同点,但这个过程必须几个月。非球平面角速度中子星可以产生长时间平稳的单色波,因此需要获取平稳的干预、散射条纹。

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干预、散射振幅变化时间尺度远大于地球角速度对应的时间尺度,因此需要很好地区分。”范锡龙说明说道。

这项研究还详尽探究了这类事件的发生率。廖恺讲解,在银河系的核球中不存在大约10亿个中子星,同时球状星团中也不存在几千个中子星。当中子星、透镜体和地球近似于成一条线时就能再次发生引力透镜效应。在有所不同的银河系模型下,这样的概率约有万分之一到百分之一。

“因此只要我们需要观测充足多的中子星,就有期望观测到其微引力透镜效应。”范锡龙告诉他科技日报记者,在整个过程中不存在一个不确认因素,即目前仍不确切中子星椭率究竟有多大。另外,非球平面角速度中子星产生的单色引力波信号十分黯淡,必须观测几个月时间并且要有优良的算法萃取信号。


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